黃強的工作是平臺的維護檢修。更多時候，他要在秀山島的數據中心檢視這把“提琴”的工作情況。“平臺是架設在海床上的，水下部分超過20米，有九層樓高，其中渦輪半徑就有7.5米，特別壯觀。”黃強告訴《中國新聞周刊》，他上崗兩年以來，幾乎每月都要接待前來訪問的國內外專家學者。
“提琴”其實是LHD海洋潮流能電站的發電機組，由杭州林東新能源科技股份有限公司(以下簡稱“林東新能源”)研發建設。它是全國首臺兆瓦級潮流能發電機組，單機容量居全球首位。截至今年7月底，該電站已連續運行超98個月，穩定運行時間打破世界紀錄，總并網電量超861萬千瓦時。
潮流能即潮汐漲落的水流動能，是海洋能的一種，也是重要的可再生能源。今年2月，自然資源部、國家發展改革委等聯合印發《關于推動海洋能規模化利用的指導意見》 (以下簡稱《指導意見》)，明確提出要聚焦海洋能規模化利用，培育打造海洋領域新質生產力。其中，潮流能、波浪能是重點發展方向。
國家海洋技術中心研究員、海洋能項目管理辦公室副主任王冀向《中國新聞周刊》表示，以潮流能、波浪能為代表的海洋能發電項目已進入規模化發展的推動期。但多位受訪者認為，海洋能也遇到了成本高、上網電價昂貴、政策起步慢等問題。目前，科研院所和企業都在尋找海洋能盡快走出“新手村”，突破規模化瓶頸的“鑰匙”。
許多實驗在“泳池”里完成
在杭州市濱江區，林東新能源總部有個展廳，LHD發電機組的實時數據在此匯集。下午三點半，舟山附近海域開始漲潮，監控鏡頭里，水下渦輪由平潮時的靜止開始轉動，逐漸加快。發電機功率曲線上揚，幾秒鐘內從0漲到78千瓦。新一輪的潮流發電開始了。
“這臺機組今日的發電功率峰值是1317千瓦，今天的總發電量累計3804千瓦時。發電功率和發電量與潮水的周期性密切相關，一次電量高峰一般橫跨6個小時，每天有兩個這樣的峰。”曾做牛肉干起家，如今擔任杭州林東新能源董事長兼總工程師的林東向《中國新聞周刊》介紹。
林東所指的機組是2022年2月下海并網的LHD第四代發電機組“奮進號”，裝機功率1.6兆瓦，至今累計發電量超過550萬千瓦時，已成為主力。2016年7月，LHD第一代機組下海，一個月后并入國家電網。經過不斷技術迭代，第二代、第三代機組于2018年先后下海發電。目前，第三代機組仍在運行，6年多來累計發電超130萬千瓦時。
人類最早認識的海洋能其實是潮汐能。中國海洋大學山東省海洋工程重點實驗室主任史宏達告訴《中國新聞周刊》，海洋能包括潮汐能、潮流能、波浪能、溫差能、鹽差能等。潮汐能即利用潮汐漲落時的勢能差發電。潮流能發電類似風電。波浪能綜合利用水的動能和勢能。以上三種均已有工程實踐，但潮汐能已不是研發重點。
王冀指出，中國已掌握攔壩式潮汐能發電、發電機組制造及電站運行等關鍵技術，而潮汐能之所以逐漸“隱退”，源于其資源利用的模式。史宏達解釋，潮汐發電一般需筑壩，利用壩內外水位差發電。要實現可觀功率，就需提高流量，這意味著要在海灣圍筑一個很大的水庫。
“但是中國沿海人口太多了，潮汐能雖然原理可靠、技術可及，但開發不太符合國情。”史宏達指出，在大部分沿海地區，若整段海岸線被圍住用于開發潮汐能，會影響其他海上工程和項目。
潮流能工程則一般坐落于島嶼峽間水流速度高的地方，對近海開發影響較小。浙江大學機械工程學院教授、機電控制技術與工程研究所所長劉宏偉向《中國新聞周刊》介紹，潮流能規律性強，可借鑒風電原有的技術儲備，發展最為快速。潮流能受海上天氣影響也較小，林東表示，7月底的臺風天里，LHD的日發電功率波動不到10%。
不過，這也意味著，廣闊的平靜海面上，潮流能利用可能受限，但波浪能不會。史宏達表示，所謂無風不起浪，波浪能廣泛存在于海面，若能實現長期可靠利用，對遠海開發、科考等意義重大。這也是《指導意見》將潮流能和波浪能作為發展重點的主要原因。
但向大海要電并非易事。2009年，林東聯合流體力學、材料學領域另外兩位海外專家，在美國加利福尼亞州成立了美國LHD科技公司。林東自己擁有工商管理、能源開發與管理碩士學位，把LHD稱為“兩個半科學家”組成的團隊。那時，林東幾乎抱著“鬧著玩”的心態，以每年50萬美金的投入摸索潮流能發電的技術路線，許多實驗都在“泳池”，也就是自建的環形水道里完成。
林東回憶，那時潮流能發電還是非常前沿的領域，沒有國家完全走通技術路徑。2008年，英國在北愛爾蘭安裝了世界上第一臺商業化并網的潮流能發電機SeaGen，功率1.2兆瓦。SeaGen于2016年就進入了退役階段，被后續更高效的渦輪技術取代。
據測算，中國可開發利用的潮流能資源理論平均功率近1400萬千瓦，一半以上分布在浙江省。史宏達介紹，歐洲北部是全球波浪能、潮流能最豐沛的區域，中國在資源上其實不占優勢，雖然海域廣闊，但能流密度低。因此，國內潮流能的利用需要更高的技術水平，以實現低流速發電。
2024年9月，國際能源署發布全球海洋能二十大亮點工程，LHD項目入選。王冀表示，潮流能已成為國際海洋能規模化發展重點方向。英國亞特蘭蒂斯公司開發的MeyGen潮流能發電項目設計裝機398兆瓦，首期4臺1.5兆瓦機組已于2016年11月并網發電。波浪能國際上也多有工程應用示范。多位受訪者的共識是，中國潮流能、波浪能應用的技術水平已在國際第一梯隊，“別人能做的我們都能做”。
劉宏偉團隊從2004年開始研究潮流能發電技術，并于2014年在浙江大學摘箬山海洋科技示范島先后建成60千瓦、120千瓦、650千瓦潮流能機組，并建成國內首個漂浮式潮流能試驗電站。
王冀指出，相比潮流能，波浪能發電的技術路線還很多樣。按照國際通用的技術成熟度評價標準，潮汐能屬于9級，也就是最高級，代表已可以商業化。潮流能為8—9級，處于商業化前期，而波浪能總體評價處于7—8級，代表其處在從工程化應用向規模化應用發展的過程中。
“中國雖在海洋能重大關鍵技術上取得了一定突破，在潮流能、波浪能領域已具備規模化開發資源條件和技術基礎，但示范工程總體規模偏小，發電成本較高，持續運維壓力較大。”王冀認為，目前海洋能突破的關鍵，是實現長期穩定運行電站的“由少變多、由小變大”。
中國首臺兆瓦級潮流能發電機組“奮進號” 圖/受訪者提供
“小浪不發電，大浪易損壞”
LHD潮流能電站目前并入華東電網，兩臺機組一年發電量近190萬千瓦時。而這部分電能只占國內新能源發電總量的極少一部分。
林東表示，以1.6兆瓦的LHD第四代機組為例，至今發電超過550萬千瓦時，如果下水一萬臺，累計發電量將達到550億千瓦時。而舟山市全年社會用電約200億千瓦時，也就是說，一萬臺機組才勉強滿足舟山三年的用電量。
而國家能源局數據顯示，2024年全國風電發電量9916億千瓦時，占全社會用電量的近10%。史宏達指出，“十五五”期間，海洋能技術研發的首要目標就是增大容量。風力發電在步入兆瓦級階段后便走上了快速發展的道路，海洋能下一步也應以單臺兆瓦級以上的裝機容量為目標。
實現規模化的突破究竟有多難？2010年時，林東團隊的研究有了眉目，計算和測試數據都指向一個結果：潮流能發電有技術可行性。但經濟可行性還是一團迷霧。下定決心將成果帶回國后，林東算了筆賬，與硅谷時期的小打小鬧不同，回國研發至少要有兩個億的資金儲備。他開始不斷審視自己的技術路徑。
2012年回國后，林東在千島湖畔建立了LHD模擬洋流能大型戶外實驗室。“相當于挖一個水槽，模擬各種海洋環境，先花掉兩千多萬。”林東的計劃是，實驗數據不大好，就再反復打磨幾年。沒想到數據非常好，僅兩年后，LHD潮流能發電機組就迅速在舟山開建。
林東坦言，他的經歷多少有些運氣成分，也許其他企業很難復刻。
對于波浪能，史宏達將其上規模的瓶頸總結為“小浪不發電，大浪易損壞”。太小的波浪想要獲能很困難，而大浪的情況下，波浪能裝置的“生存”又成問題。“要‘生存’，就要附加額外的技術和設施，會抬高造價。但安全開銷又不能不花，即使裝置工作的幾年里只遇到一次臺風，在臺風下的可靠性也必須保證。波浪能造價高的問題短期內還很難解決。”史宏達說。
他還提到，國內的工程建造水平近年有了迅猛發展，但和國際水平仍有差距。除了加工精密程度外，一些關鍵材料，例如抗腐蝕、抗附著、抗疲勞等指標過硬的材料仍依賴進口。這方面的研發很難一蹴而就。
對潮流能來說，成本更多來自海上工程。劉宏偉指出，其實潮流能機組的硬件成本并不高。和風電機組類似，容量足夠大的前提下，單位千瓦裝機成本可以控制在一萬元以下。真正昂貴的是海樁，或漂浮式平臺的建設和運維，以及未來往深遠海發展后，電力的傳輸成本。這也是整個行業的共同痛點。海上基礎設施的穩定可靠及其低成本對產業化發展至關重要。
在王冀看來，國內海洋能正處于向規模化、產業化邁進的最關鍵階段，部分關鍵核心技術亟待突破，裝備可靠性和經濟性有待加強，仍需進一步促進技術的優化設計、迭代升級。
“LHD第一代機組的度電成本是106元，到第三代就降到了8.45元。第四代機組的度電成本目前測算是1.1元，預計再迭代兩次，成本就能壓縮到0.3元以下，低于火電。這樣就真正為大規模建設做貢獻了。”林東說。目前，LHD的臨時電價為每度電2.58元，參考了江廈電站潮汐能的電價。
電力上網是個更復雜的問題。史宏達表示，上網要和電力部門協商，滿足電網的功率、電壓、頻率、波動性等要求。“目前的海洋能電價相較風電和光伏還不具備競爭力。”
借“風”出海
劉宏偉團隊建設的潮流能試驗電站目前機組狀況一切正常，可以發電，學生也經常用這些機組做實驗。由于是試驗電站，沒有指導電價，運維成本制約了機組的長期運行。
劉宏偉認為，要快速實現海洋能商業化，國家扶持是必須的。“只要有合適的電價，現有的試驗電站就能搖身一變成為并網示范電站，實現技術的同場競技、良性發展。現在就差臨門一腳。”
《指導意見》提出力爭到2030年，海洋能裝機規模達到40萬千瓦，建成一批海島多能互補電力系統和海洋能規模化示范工程，培育一批具有較強技術研發能力和全球競爭力的海洋能規模化開發利用企業。
“現在能長期并網發電的只有我們一家，政策不會單獨為我們傾斜。”林東坦言。根據《中華人民共和國增值稅暫行條例》，新能源發電項目在銷售電力時需繳納增值稅。林東指出，火電的增值稅稅率為13%，光伏和風電作為清潔能源，已基本實現50%的即征即退，實際增值稅為6.5%，而小型水電項目只收取3%。由于各項優惠政策里沒有海洋能，海洋能的增值稅仍按照火電的13%收取。
“歸根結底還是它太新了，一切才剛起步。”林東說。
在史宏達看來，海洋能發展與國家政策緊密關聯，歐洲地區由于很早就落地了碳交易、碳補貼政策，可再生能源電力能獲得的補貼相當可觀。“國內海洋能電力還沒有專門的補貼，但總是有辦法的。”多位受訪者指出，國內海洋能發展需要走攤低成本的道路。如何攤低？史宏達給出了四個字：同場開發。
近幾年，國內海上風電發展勢頭迅猛。2022 年起，海上風電項目不再納入中央財政補貼范疇，基本實現了平價上網。因此“風浪同場”成為海洋能發展的重要契機。史宏達介紹，與通過自身技術迭代降低成本不同，攤低成本意味著共用現有海上工程結構。對于漂浮的風電機組來說，波浪能裝置能吸收波浪能量，減少其對機組的沖擊，提高安全性，這部分能量還能用于波浪能發電，形成雙贏。
劉宏偉團隊也在研究深遠海綜合能源開發。他指出，最容易想到的，也是現在研究的大趨勢，就是與漁業、制氫等行業的共同開發。風漁同場開發、風電制氫已有應用案例。劉宏偉希望潮流能也能和這些行業結合，不僅完成海島供電，還能制淡水、制氫等，實現海島的多資源聯供。
史宏達與坐落于蘇格蘭的歐洲海洋能源中心(EMEC)有著十多年的合作交流。他指出，EMEC建有一個潮流能、一個波浪能發電的海上電廠，但它沒有任何自研的海洋能裝置，僅對來自歐洲的海洋能裝置進行測試，過程中產生的電力同樣用于并網。目前，史宏達和團隊正在青島齋堂島海域建設“海洋能海上綜合試驗場”。“希望它未來能成為CMEC，即中國海洋能源中心。”史宏達稱。
“齋堂島試驗場已初具規模，但還遠遠不夠。”史宏達坦言，測試平臺對產業發展至關重要。不測試就不知道年發電量，就無法計算投入產出比，風險就難以量化，企業界就無法判斷是否值得投資。在史宏達看來，中國海洋能測試標準體系還不完備，而這是一個行業共識形成的過程。
王冀所在的國家海洋技術中心作為 “國家隊”，已建設威海、舟山、珠海和三亞4個試驗場區，形成了“北東南、淺海+深遠海”的國家級海上試驗場，2022年，中心成為國內首個具備波浪能、潮流能發電裝置功率特性和電能質量特性檢驗檢測認證資質的機構。王冀表示，從測試能力來說，中心已具備從原理樣機到工程試驗的全鏈條測試服務。
林東新能源接下來規劃了百兆瓦級的潮流能電廠，就在LHD電站5公里外的海域，預計年發電量為2.5億千瓦時。該電廠用海面積預計為70畝，而同樣100兆瓦的光伏電站至少要用地3500畝。“前期工作都做完了，只要電價政策下來，我們立刻可以開工建設。”
深遠海藏著林東更大的野心。全球第二大洋流“黑潮”從菲律賓北上經過中國臺灣、東海，直達日本，其流量約為地球淡水總流量的50—60倍。“這就是家門口的‘石油’，是我們下一步的主戰場。”
“最快5年，最慢10年。”談起國內海洋能規模化的前景時，史宏達這樣說道。
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